JP2022553339A - Inverter circuit and method, e.g. for use in power factor correction - Google Patents

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Abstract

インバータ回路が、AC入力信号を受信し、入力端子と接合ノードとの間の少なくとも2つの双方向スイッチを使用して電気的反転機能を実施する。前記接合ノードと第2ノードとの間の一次側インダクタ、及び前記第2ノードと前記入力端子との間のコンデンサ構成によって共振回路が形成される。An inverter circuit receives an AC input signal and performs an electrical inversion function using at least two bidirectional switches between the input terminal and the junction node. A resonant circuit is formed by a primary inductor between the junction node and the second node and a capacitor arrangement between the second node and the input terminal.

Description

本発明は、とりわけダイオードブリッジ整流器の必要性をなくす、例えば力率補正回路の一部を形成するための、反転回路及び方法に関する。 The present invention relates, among other things, to an inverting circuit and method that eliminates the need for a diode bridge rectifier, eg, to form part of a power factor correction circuit.

主電源(又は他のAC)電力が供給される電力変換器内で実施される機能は、力率補正(PFC)である。AC電力システムの力率は、回路における皮相電力に対する負荷へ流れる有効電力の比率として定義される。1未満の力率は、電圧波形と電流波形とが、同相ではないこと及び/又は同じ形状ではないことを意味する。位相ずれは、例えば、2つの波形の瞬時積(instantaneous product)、及び主電源サイクルにわたって供給される平均電力を減少させる。有効電力は、回路の、特定の時間内に仕事を実施するための容量(capacity)である。皮相電力は、回路の電流と電圧との積である。負荷に蓄積され、供給源に戻されるエネルギのために、又は供給源から引き出される電流の波形を歪ませる非線形負荷のために、皮相電力は有効電力より大きいだろう。 A function implemented in mains (or other AC) powered power converters is power factor correction (PFC). The power factor of an AC power system is defined as the ratio of the real power flowing to the load to the apparent power in the circuit. A power factor less than 1 means that the voltage and current waveforms are not in phase and/or have the same shape. Phase shift, for example, reduces the instantaneous product of the two waveforms and the average power delivered over a mains power cycle. Active power is the capacity of a circuit to do work in a specified amount of time. Apparent power is the product of the circuit's current and voltage. Apparent power may be greater than real power due to energy stored in the load and returned to the source, or due to non-linear loads that distort the waveform of the current drawn from the source.

電源が低い力率で動作している場合には、負荷は、より高い力率の場合と比べて、同じ量の有用な電力が伝達されるために、より多くの電流を引き出すだろう。 When the power supply is operating at a lower power factor, the load will draw more current for the same amount of useful power delivered than it would at a higher power factor.

力率は、力率補正を用いて高められ得る。線形負荷の場合は、これは、コンデンサ又はインダクタの受動回路網の使用を含み得る。非線形負荷は、一般に、歪みを打ち消し、力率を上げるために、アクティブ力率補正(active power factor correction)を必要とする。力率補正は、例えば負荷の誘導効果又は容量効果を打ち消すよう作用するコンデンサ又はインダクタを加える反対符号の無効電力の供給によって、AC電力回路の力率を1に近づける。 The power factor can be enhanced using power factor correction. For linear loads, this may involve the use of a passive network of capacitors or inductors. Nonlinear loads generally require active power factor correction to cancel distortion and increase the power factor. Power factor correction brings the power factor of an AC power circuit closer to unity, for example by supplying opposite sign reactive power with the addition of capacitors or inductors which act to counteract the inductive or capacitive effects of the load.

アクティブPFCは、力率を改善するよう負荷によって引き出される電流の波形を変えるためにパワーエレクトロニクスを利用する。アクティブPFC回路は、ブーストスイッチモードコンバータトポロジをベースにしていることが最も多い。非絶縁フライバック又は絶縁フライバックコンバータトポロジも使用され得る。アクティブ力率補正は、一段又は多段であり得る。 Active PFC utilizes power electronics to alter the waveform of the current drawn by the load to improve the power factor. Active PFC circuits are most often based on boost switch mode converter topologies. Non-isolated flyback or isolated flyback converter topologies can also be used. Active power factor correction can be single or multi-stage.

スイッチモード電源の場合には、例えば、PFC回路の出力における貯蔵コンデンサとブリッジ整流器との間に、PFCブーストコンバータが挿入される。ブーストコンバータは、例えば、線間電圧(line voltage)と同じ周波数及び形状を持ち、線間電圧と常に同相である電流を引き出しながら、その出力において一定のDCバス電圧を維持しようとすることができる。電源内の別のスイッチモード変換器は、DCバスから所望の出力電圧又は電流を生成し得る。これは二段システムを形成し、(例えば25Wより大きく約1000Wまでの)高出力LEDアプリケーションのための一般的な構成である。 In the case of a switched mode power supply, for example, a PFC boost converter is inserted between the reservoir capacitor and the bridge rectifier at the output of the PFC circuit. A boost converter may, for example, try to maintain a constant DC bus voltage at its output while drawing a current that has the same frequency and shape as the line voltage and is always in phase with the line voltage. . A separate switch-mode converter within the power supply may produce the desired output voltage or current from the DC bus. This forms a two-stage system and is a common configuration for high power LED applications (eg, greater than 25 W up to about 1000 W).

それらの非常に広い入力電圧範囲のため、アクティブPFCを備える多くの電源は、例えば約110Vから277VまでのAC電源において動作するように自動的に調節することができる。 Because of their very wide input voltage range, many power supplies with active PFC can automatically adjust to operate on AC power sources from about 110V to 277V, for example.

一般的なブーストコンバータPFC回路において使用されるダイオードブリッジ整流器は、かなりのスペースを占め、回路の電力消費の大きな原因となる。 Diode bridge rectifiers used in typical boost converter PFC circuits occupy considerable space and contribute significantly to the power consumption of the circuit.

ブリッジレスブーストコンバータ及びブースト派生コンバータ(boost derived converter)は、例えば1980年代から既に提案されている。 Bridgeless boost converters and boost derived converters have already been proposed since eg the 1980s.

更に最近では、新たに出現した高電圧(「HV」)GaNトランジスタ(例えば、650V)と関連して、ダイオード整流器ブリッジを備えている従来のブーストPFC回路は、様々な工業用途においてブリッジレスバージョンに置き換えられている。 More recently, in conjunction with the emerging high voltage (“HV”) GaN transistors (e.g., 650V), conventional boost PFC circuits with diode rectifier bridges have been converted to bridgeless versions in various industrial applications. has been replaced.

その場合、ブリッジ整流器の損失は大幅に削減されることができる。例えば、120Vacにおいては又は広い主電源電圧範囲(「IntelliVolt(登録商標)」)の場合は、主電源入力整流器における最悪の場合の損失は、PFCフロントエンドの総損失の約1/3の原因となる。 In that case, bridge rectifier losses can be significantly reduced. For example, at 120Vac or for a wide mains voltage range (“IntelliVolt®”), the worst-case losses in the mains input rectifier account for about ⅓ of the total PFC front-end losses. Become.

ブーストコンバータのブリッジレスバージョンは、2つのトランジスタ・ハーフブリッジ接合ノードの間に直列に主電源電圧源とブーストインダクタとを接続することなどによって相対的に容易に得られることができ、これらは、その場合、ブリッジの両端の電圧が依然として単極性であるように、電圧整流及びブースト動作を分担する。その場合、電解バスコンデンサが使用され得る。 A bridgeless version of the boost converter can be obtained relatively easily, such as by connecting a mains voltage source and a boost inductor in series between two transistor half-bridge junction nodes, these If so, divide the voltage rectification and boosting operations so that the voltage across the bridge is still unipolar. In that case, electrolytic bus capacitors may be used.

しかしながら、この手法は、共振ハーフ又はフルブリッジコンバータ備えるPFC段には適用されない。 However, this approach does not apply to PFC stages with resonant half- or full-bridge converters.

GaN HEMT(高電子移動度トランジスタ)技術に基づき、モノリシックに集積された双方向スイッチが構築されることができることも知られている。例えば、共通ドレイン(common drain)タイプの双方向のGaNのeモードHEMTが開示されている。 It is also known that monolithically integrated bidirectional switches can be built based on GaN HEMT (High Electron Mobility Transistor) technology. For example, a common drain type bi-directional GaN e-mode HEMT is disclosed.

アクティブクランプコンデンサ及び極性反転回路を備える準共振(semi-resonant)ブーストコンバータを使用する絶縁ブリッジレスPFCコンバータが、C.D.Davidsonによる「Single stage true bridgeless AC/DC power factor corrected converter」、2015 IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC)において記載されている。 An isolated bridgeless PFC converter using a semi-resonant boost converter with an active clamp capacitor and a polarity reversal circuit, "Single stage true bridgeless AC/DC power factor corrected converter" by C.D. Davidson, 2015 IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC).

この提案においては、別々の背中合わせに(back-to-back)接続されるIGBT及びMOSFETによって形成される3つの双方向スイッチが採用されている。 In this proposal, three bidirectional switches formed by separate back-to-back connected IGBTs and MOSFETs are employed.

一般的なブーストコンバータタイプのブリッジレスフロントエンドの不利な点は、サイズ縮小の可能性が限られていることである。例えば、C.D.Davidsonによる参考文献に記載されている回路は、相対的にかさばるクランプ及び極性反転回路、相対的に大きなブーストインダクタ及び変圧器、並びに追加の双方向スイッチを有する。 A disadvantage of the typical boost converter type bridgeless front end is the limited size reduction potential. For example, the circuit described in the reference by C.D. Davidson has relatively bulky clamp and polarity reversal circuits, relatively large boost inductors and transformers, and additional bidirectional switches.

本発明は、請求項によって規定されている。 The invention is defined by the claims.

本発明の或る態様による例によれば、
非整流AC入力信号を受信するための入力と、
前記入力から電力を受け取るための第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と接合ノードとの間の第1双方向スイッチと、
前記第2端子と前記接合ノードとの間の第2双方向スイッチと、
前記接合ノードと第2ノードとの間の一次側インダクタと、
前記第2ノードと前記第1端子及び/又は第2端子との間のコンデンサ構成とを有するブリッジレスインバータ回路が提供される。
According to an example according to one aspect of the invention,
an input for receiving an unrectified AC input signal;
a first terminal and a second terminal for receiving power from the input;
a first bidirectional switch between the first terminal and a junction node;
a second bidirectional switch between the second terminal and the junction node;
a primary inductor between the junction node and a second node;
A bridgeless inverter circuit is provided having a capacitor arrangement between the second node and the first and/or second terminals.

このインバータ回路は、ダイオードブリッジが必要とされないという意味において「ブリッジレス」である。このことは、前記インバータが例えばブリッジレス力率補正(PFC)回路において使用され得ることを意味する。このインバータ回路は、共振コンバータのフロントエンドのサイズ及び効率の利点と、損失低減及び力率の改善であるブリッジレス入力回路の利点を兼ね備える。全高調波歪み(THD)がより低くされることができるように、整流器関連の外乱の発生が防止される。 This inverter circuit is "bridgeless" in the sense that no diode bridge is required. This means that the inverter can be used, for example, in a bridgeless power factor correction (PFC) circuit. This inverter circuit combines the size and efficiency advantages of a resonant converter front-end with the benefits of a bridgeless input circuit, loss reduction and power factor improvement. Rectifier-related disturbances are prevented from occurring so that total harmonic distortion (THD) can be made lower.

前記コンデンサ構成は、例えば、前記第2ノードと前記第1端子との間の第1コンデンサ、及び前記第2ノードと前記第2端子との間の第2コンデンサを有する。 The capacitor arrangement, for example, comprises a first capacitor between the second node and the first terminal and a second capacitor between the second node and the second terminal.

前記第1双方向スイッチ及び前記第2双方向スイッチは、好ましくは、各々、逆直列(anti-series)の第1トランジスタ及び第2トランジスタを有する。このやり方においては、前記双方向スイッチのスイッチング機能は、スイッチングシーケンスを作成するよう、2つの前記トラジスタであって、前記2つのトランジスタの各々がそれ自身のゲート接点を有する前記2つのトランジスタの間で分けられてもよく、このスイッチングシーケンスは、入力における極性に依存してもよい。前記トランジスタのうちの一方は、マスタとして機能し、他方は、スレーブとして機能する。例えば、前記トランジスタのうちの一方は、スイッチとして機能し、他方は、ダイオードとして機能し、役割は前記入力の極性に依存する。 The first bidirectional switch and the second bidirectional switch preferably comprise anti-series first and second transistors, respectively. In this manner, the switching function of the bidirectional switch is between two said transistors, each of said two transistors having its own gate contact, to create a switching sequence. may be separated and this switching sequence may depend on the polarity at the input. One of the transistors acts as a master and the other as a slave. For example, one of the transistors functions as a switch and the other as a diode, the role depending on the polarity of the input.

直列の第1トランジスタ及び第2トランジスタの各対は、例えば、前記第1トランジスタと前記第2のトランジスタとの間の接合ノードにおいて共通ソース又は共通ドレインを有する。従って、前記トランジスタの対に対して、共通ソース又は共通ドレイン接続が可能である。 Each pair of first and second transistors in series has, for example, a common source or a common drain at a junction node between the first transistor and the second transistor. Thus, common source or common drain connections are possible for the pair of transistors.

前記回路は、好ましくは、前記トランジスタのスイッチングを制御するための制御回路を更に有する。前記制御回路は、例えば、各双方向スイッチのために、
それぞれの前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオンにされるオンモードと、
前記第1トランジスタがオンにされ、前記第2トランジスタがオフにされる第1遷移モードと、
前記第2トランジスタがオンにされ、前記第1トランジスタがオフにされる第2遷移モードとを実施するよう適合される。
The circuit preferably further comprises control circuitry for controlling switching of the transistors. The control circuit may, for example, for each bidirectional switch:
an on mode in which the respective first and second transistors are turned on;
a first transition mode in which the first transistor is turned on and the second transistor is turned off;
and a second transition mode in which the second transistor is turned on and the first transistor is turned off.

異なる遷移モードは、例えば、前記入力の異なる極性の間に使用される。例えば、前記コントローラは、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスを実施するよう適合されてもよい。
Different transition modes are used, for example, during different polarities of the input. For example, the controller
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
A control sequence for each bidirectional switch is adapted to implement a control sequence that utilizes the on mode and the second transition mode when the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal. good too.

前記制御回路は、更に、各双方向スイッチのために、それぞれの前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオフにされるオフモードを実施するよう適合されてもよい。 The control circuit may further be adapted for each bidirectional switch to implement an off mode in which the respective first and second transistors are turned off.

その場合、前記コントローラは、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスを実施するよう適合される。
In that case, the controller
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode, the off mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
When the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal, a control sequence for each bidirectional switch implements a control sequence utilizing the on mode, the off mode and the second transition mode. is adapted for

これは、代替の制御方式を提供する。 This provides an alternative control scheme.

各双方向スイッチは、例えば、GaNデュアルトランジスタスイッチを有する。 Each bidirectional switch comprises, for example, a GaN dual transistor switch.

本発明は、上記で規定されているようなインバータ回路と、前記一次側インダクタに結合される二次側インダクタを含む出力回路とを有する力率補正回路も提供する。前記力率補正回路は、上記で規定されているような第2インバータ回路を更に有してもよい。前記コンデンサ構成は、DC阻止を提供し、従って、共振タンクの一部を形成しない可能性がある。前記力率補正回路は、随意に、共振回路であってもよく、その場合には、前記コンデンサ構成は、共振タンクの一部として機能する。 The present invention also provides a power factor correction circuit comprising an inverter circuit as defined above and an output circuit comprising a secondary inductor coupled to said primary inductor. The power factor correction circuit may further comprise a second inverter circuit as defined above. The capacitor arrangement provides DC blocking and thus may not form part of the resonant tank. The power factor correction circuit may optionally be a resonant circuit, in which case the capacitor arrangement functions as part of a resonant tank.

本発明は、上記で規定されているようなインバータ回路と、前記一次側インダクタに結合される二次側インダクタを含む出力回路とを有する共振コンバータも提供する。 The invention also provides a resonant converter comprising an inverter circuit as defined above and an output circuit comprising a secondary inductor coupled to said primary inductor.

本発明は、電気的反転を供給するための方法であり、
第1端子及び第2端子において非整流AC入力信号を受信するステップと、
前記第1端子と接合ノード(x)との間の第1双方向スイッチ、及び前記第2端子と前記接合ノード(x)との間の第2双方向スイッチのスイッチングを制御するステップとを有する方法であって、一次側インダクタが、前記接合ノードと第2ノードとの間にあり、コンデンサ構成が、前記第2ノードと前記第1端子及び/又は前記第2端子との間にあり、
前記方法が、各双方向スイッチのために、
それぞれの前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオンにされるオンモードと、
前記第1トランジスタがオンにされ、前記第2トランジスタがオフにされる第1遷移モードと、
前記第2トランジスタがオンにされ、前記第1トランジスタがオフにされる第2遷移モードとを実施するステップを有する方法も提供する。
The present invention is a method for providing electrical reversal,
receiving an unrectified AC input signal at first and second terminals;
controlling switching of a first bidirectional switch between the first terminal and junction node (x) and a second bidirectional switch between the second terminal and junction node (x). the method, wherein a primary inductor is between the junction node and a second node, a capacitor arrangement is between the second node and the first terminal and/or the second terminal;
wherein the method comprises, for each bidirectional switch,
an on mode in which the respective first and second transistors are turned on;
a first transition mode in which the first transistor is turned on and the second transistor is turned off;
and performing a second transition mode in which the second transistor is turned on and the first transistor is turned off.

前記方法は、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスを実施するステップを有してもよい。
The method includes:
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
when the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal, a control sequence for each bidirectional switch implementing a control sequence that utilizes the on mode and the second transition mode. may

前記方法は、各双方向スイッチのために、それぞれの前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオフにされるオフモードを実施するステップを有してもよい。その場合、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスが構成されてもよい。
The method may comprise implementing, for each bidirectional switch, an off mode in which the respective first and second transistors are turned off. In that case,
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode, the off mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
When the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal, a control sequence for each bidirectional switch is configured to utilize the on mode, the off mode and the second transition mode. may

下記の実施形態を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。 These and other aspects of the invention will be described and clarified with reference to the following embodiments.

本発明のより良い理解のために、及び本発明がどのようにして実施され得るかをより明確に示すために、ここで、ほんの一例として、添付図面を参照する。
共通ソース構成を備える共振LLCコンバータ及びインバータを有する力率補正回路のフロントエンドを示す。 代替の共通ドレイン構成を示す。 図1の回路について、入力電圧の、(v(l)>v(n)からv(l)<v(n)へ)極性が変化する部分について、左側に入力AC電圧を、右側にノードxにおける電圧の形状を示す。 v(l)>v(n)、即ち、図3の左側部分のときの高周波パルスのうちの1つの形状を左側に示し、v(l)<v(n)、即ち、図3の右側部分のときの高周波パルスのうちの1つの形状を右側に示す。 双方向スイッチの回路図の例、及び動作モードの表を示す。 図1の回路における4つのトランジスタの動作のための制御シーケンスを示す。 双方向GaNスイッチの構造を示す。 この代替の駆動方式のための接合ノード電圧v(x)及び個々のゲート駆動電圧の波形を示す。 図8の駆動方式のための4つのトランジスタの動作のための制御シーケンスを示す。 ゲート駆動回路の代替構成を示す。
For a better understanding of the invention and to show more clearly how it may be embodied, reference will now be made, by way of example only, to the accompanying drawings.
1 shows the front end of a power factor correction circuit with a resonant LLC converter and an inverter with a common source configuration. 4 shows an alternative common drain configuration. For the circuit of FIG. 1, for the portion of the input voltage where the polarity changes (from v(l)>v(n) to v(l)<v(n)), the input AC voltage is on the left and the node x shows the shape of the voltage at The shape of one of the high-frequency pulses is shown on the left when v(l)>v(n), i.e. the left part of FIG. 3, and v(l)<v(n), i.e. the right part of FIG. The shape of one of the high-frequency pulses when is shown on the right. Fig. 2 shows an example schematic of a bi-directional switch and a table of modes of operation; 2 shows a control sequence for the operation of the four transistors in the circuit of FIG. 1; Figure 2 shows the structure of a bi-directional GaN switch; The junction node voltage v(x) and the individual gate drive voltage waveforms for this alternative drive scheme are shown. Figure 9 shows the control sequence for the operation of the four transistors for the drive scheme of Figure 8; 4 shows an alternative configuration of the gate drive circuit;

図を参照して本発明について説明する。 The present invention will be described with reference to the drawings.

詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、説明の目的のためのものでしかなく、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からよりよく理解されるようになるだろう。図は、単に概略的なものに過ぎず、縮尺通りには描かれていないことは、理解されたい。図の全体を通して、同じ参照符号は、同じ又は同様のパーツを示すために使用されていることも、理解されたい。 The detailed description and specific examples, while indicating exemplary embodiments of apparatus, systems and methods, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. be understood. These and other features, aspects and advantages of the apparatus, systems and methods of the present invention will become better understood from the following description, appended claims and accompanying drawings. It should be understood that the figures are schematic only and are not drawn to scale. It should also be understood that the same reference numbers are used throughout the figures to denote the same or similar parts.

本発明は、AC入力信号を受信し、入力端子と接合ノードとの間の少なくとも2つの双方向スイッチを使用して電気的反転機能を実施するインバータ回路を提供する。前記接合ノードと第2ノードとの間の一次側インダクタ、及び前記第2ノードと前記入力端子との間のコンデンサ構成によって共振回路が形成される。 The present invention provides an inverter circuit that receives an AC input signal and uses at least two bidirectional switches between the input terminals and junction nodes to perform an electrical inverting function. A resonant circuit is formed by a primary inductor between the junction node and a second node and a capacitor arrangement between the second node and the input terminal.

図1は、共振LLCコンバータ及びインバータを有する力率補正回路のフロントエンドを示している。 FIG. 1 shows the front end of a power factor correction circuit with a resonant LLC converter and an inverter.

前記回路は、入力側にインバータ回路を有し、出力側に共振回路を有する。 Said circuit has an inverter circuit on the input side and a resonant circuit on the output side.

インバータ回路は、LCフィルタ回路C_filt1、C_filt2、L_filt1、L_filt2によるフィルタリング後のAC入力信号V_acを受け取るための入力を有する。AC入力は、非整流主電源入力信号である。インバータ回路への入力は、フィルタリング段の後ろに入力から電力を受け取るための第1端子T1及び第2端子T2を有する。示されている例においては、T1がライブ(l)と示されており、T2がニュートラル(n)と示されている。 The inverter circuit has an input for receiving the AC input signal V_ac after filtering by the LC filter circuits C_filt1, C_filt2, L_filt1, L_filt2. AC input is the unrectified mains input signal. The input to the inverter circuit has a first terminal T1 and a second terminal T2 for receiving power from the input after the filtering stage. In the example shown, T1 is labeled live (1) and T2 is labeled neutral (n).

第1双方向スイッチBD1は、第1端子T1と接合ノードxとの間にあり、第2双方向スイッチBD2は、第2端子T2と接合ノードxとの間にある。 A first bidirectional switch BD1 is between the first terminal T1 and the junction node x, and a second bidirectional switch BD2 is between the second terminal T2 and the junction node x.

一次側インダクタL1は、接合ノードxと第2ノードN2との間に設けられる。第1コンデンサC_res1は、第2ノードN2と第1端子T1との間にあり、第2コンデンサC_res2は、第2ノードN2と第2端子T2との間にある。これらのコンデンサは、共振力率補正回路又は共振コンバータにおける共振タンクを形成するために使用され得る。 A primary inductor L1 is provided between the junction node x and the second node N2. A first capacitor C_res1 is between the second node N2 and the first terminal T1, and a second capacitor C_res2 is between the second node N2 and the second terminal T2. These capacitors can be used to form a resonant tank in a resonant power factor correction circuit or resonant converter.

フィルタリング段は、LCフィルタ要素を持ち、主電源整流器を持たない。 The filtering stage has an LC filter element and no mains rectifier.

力率補正回路は、DC電圧シンクV_outとして表される出力段を有する。出力電圧は、出力ノードN3と出力ノードN4との間で規定される。N3とN4との間には、各々が(インダクタL1と磁気的に結合される)インダクタ及びダイオードから成る2つの並列ブランチ(branch)が存在する。ブランチのうちの一方は、L2及びD1であり、他方は、L3及びD2である。 The power factor correction circuit has an output stage represented as a DC voltage sink V_out. An output voltage is defined between output nodes N3 and N4. Between N3 and N4 there are two parallel branches each consisting of an inductor (magnetically coupled with inductor L1) and a diode. One of the branches is L2 and D1 and the other is L3 and D2.

更なる主電源貯蔵コンデンサ(図示せず)があってもよい。これは、V_outの一部とみなされ得る。 There may be additional mains storage capacitors (not shown). This can be considered part of V_out.

インダクタL1、L2及びL3は、変圧器を形成し、コンデンサC_res1及びC_res2は、幾つかの回路実施例においては、変圧器のインダクタと共に共振タンクを形成する。 Inductors L1, L2 and L3 form a transformer, and capacitors C_res1 and C_res2 form a resonant tank with the inductor of the transformer in some circuit embodiments.

双方向スイッチBD1、BD2は、各々、トランジスタスイッチの対を有する。第1のハイサイドの双方向スイッチBD1は、2つの逆直列トランジスタQH1及びQH0を有する。第2のローサイドの双方向スイッチBD2は、2つの逆直列トランジスタQL1及びQL0を有する。ハイサイドの対GH0、QH1と、ローサイドの対GL0、QL1とのいずれも、示されているように2つの個別スイッチ(ボトム及びトップ)によって形成されるとみなされ得る。各スイッチ対は、モノリシックに集積されたデバイスによって構築されてもよく、又はマルチチップモジュールに組み込まれる若しくは単に個別パッケージ化される2つの個別チップによって構築されてもよい。いずれの場合にも、各双方向スイッチのための2つのゲート接点がある。 The bidirectional switches BD1, BD2 each comprise a pair of transistor switches. The first high-side bidirectional switch BD1 comprises two anti-series transistors QH1 and QH0. The second low-side bidirectional switch BD2 comprises two anti-series transistors QL1 and QL0. Both the high-side pair GH0, QH1 and the low-side pair GL0, QL1 can be considered to be formed by two individual switches (bottom and top) as shown. Each switch pair may be built by a monolithically integrated device, or by two separate chips that are built into a multi-chip module or simply individually packaged. In either case, there are two gate contacts for each bidirectional switch.

図1は、各トランジスタ対の間の接点がソース端子である共通ソースバージョンを示している。 FIG. 1 shows a common-source version in which the contacts between each transistor pair are the source terminals.

図2は、各トランジスタ対の間の接点がドレイン端子である代替の共通ドレインバージョンを示している。このドレイン端子は、フローティングのままにしておくことができる。 FIG. 2 shows an alternative common-drain version in which the contact between each transistor pair is the drain terminal. This drain terminal can be left floating.

図1の共通ソース構成の利点は、対のトップゲート及びボトムゲートの両方が、同じ基準電圧、即ち、共通ソース電圧を持つことから、ゲートドライバのために必要とされる設計労力がより少ないことである。 An advantage of the common source configuration of FIG. 1 is that less design effort is required for the gate driver since both the top and bottom gates of the pair have the same reference voltage, ie the common source voltage. is.

ゲート駆動回路は、表示されていない。それは、例えばブリッジ整流器を使用である補助電源によって供給される。 Gate drive circuitry is not shown. It is supplied by an auxiliary power supply, for example using a bridge rectifier.

各双方向スイッチの2つのゲートは、各々、それぞれのゲート信号(gH1、gH0、gL1、gL0)を受信する。一方はマスタ信号であり、他方は補助(又はスレーブ)信号である。 The two gates of each bidirectional switch each receive respective gate signals (gH1, gH0, gL1, gL0). One is the master signal and the other is the auxiliary (or slave) signal.

正のインバータ極性の間(即ち、v(l)>v(n)の間、例えば主電源サイクルの前半を通して)、マスタ信号はトップゲート(gH1、gL1)を駆動する。負のインバータ極性の間、マスタ信号はボトムゲート(gH0、gL0)を駆動する。 During the positive inverter polarity (ie, v(l)>v(n), eg, throughout the first half of the mains power cycle), the master signal drives the top gates (gH1, gL1). During the negative inverter polarity, the master signal drives the bottom gates (gH0, gL0).

スレーブゲートは、以下でより詳細に説明するように、切り替えられることできる、又は常にオンにされたままにされることができる。4つのゲート信号全てを切り替えることの利点は、誘導性ゲート駆動/ゲート駆動変圧器の場合に、マンチェスタ符号化がサポートされることができることである。 The slave gate can be switched or left on all the time, as described in more detail below. An advantage of switching all four gate signals is that Manchester encoding can be supported in the case of inductive gate drive/gate drive transformers.

図3は、入力電圧の、(v(l)>v(n)からv(l)<v(n)へ)極性が変化する部分について、左側に入力AC電圧を、右側にノードxにおける電圧v(x)の形状を示している。 FIG. 3 shows the input AC voltage on the left and the voltage at node x on the right for the portion of the input voltage where the polarity changes (from v(l)>v(n) to v(l)<v(n)). It shows the shape of v(x).

インバータは、トランジスタに印加される制御信号に基づいて、入力電圧の高周波スイッチングバージョン(high frequency switched version)を生成する。 The inverter produces a high frequency switched version of the input voltage based on control signals applied to the transistors.

図4は、v(l)>v(n)、即ち、図3の左側部分のときの高周波パルスのうちの1つの形状を左側に示しており、v(l)<v(n)、即ち、図3の右側部分のときの高周波パルスのうちの1つの形状を右側に示している。 FIG. 4 shows on the left the shape of one of the high frequency pulses when v(l)>v(n), i.e. the left part of FIG. 3, and v(l)<v(n), i.e. , the shape of one of the high-frequency pulses in the right part of FIG. 3 is shown on the right.

これらのグラフにおいては、v(n)は0と定義されていることに留意されたい。図4のグラフの平坦部においては、即ち、過渡現象を無視すると、v(x)=v(l)、あるいは、v(x)=v(n)=0となる。 Note that v(n) is defined as 0 in these graphs. In the flat portion of the graph of FIG. 4, ie ignoring transients, v(x)=v(l) or v(x)=v(n)=0.

図5は、双方向スイッチの回路図の例、及び動作モードの表を示している。両方のスイッチが同時にオン又はオフにされる場合、双方向モードが定義される。一度に一方のスイッチがオンにされる場合、示されているようにダイオードモードが定義される。図5は、共通ドレイン接続を示している。 FIG. 5 shows an example schematic of a bidirectional switch and a table of modes of operation. Bidirectional mode is defined when both switches are turned on or off at the same time. If one switch is turned on at a time, the diode mode is defined as shown. FIG. 5 shows a common drain connection.

各トランジスタは、正のドレイン・ソース間電圧に対してはスイッチとしての役割を果たし、負のドレイン・ソース間電圧に対してはダイオードとしての役割を果たす。トランジスタは、例えば、GaNのeモードHEMTのような、GaNトランジスタである。これらは、Si-MOSFET内に存在するようなpn接合ダイオードの0.7Vと比較して、より大きな、約2Vの順方向バイアス電圧を逆導通時に持つ。HEMT内にはダイオードはないが、逆バイアス電圧が(0Vのゲート・ソース間電圧における)ゲート閾値を超える場合にのみ、トランジスタは第3象限でも導通することができることから、ドレイン・ソース端子に逆バイアスをかけるとHEMTはこのように挙動する。 Each transistor acts as a switch for positive drain-source voltages and as a diode for negative drain-source voltages. The transistor is, for example, a GaN transistor, such as a GaN e-mode HEMT. These have a larger forward-biased voltage in reverse conduction, about 2 V, compared to 0.7 V for pn junction diodes such as those present in Si-MOSFETs. There is no diode in the HEMT, but the transistor can conduct even in quadrant 3 only if the reverse bias voltage exceeds the gate threshold (at a gate-source voltage of 0V), so there is a reverse current at the drain-source terminal. This is how a HEMT behaves when biased.

図6は、4つのトランジスタの動作のための制御シーケンスを示している。 FIG. 6 shows the control sequence for the operation of the four transistors.

図6において、v(a,b)は、bを基準とするaの電圧を示している。例えば、v(gH1,sH)は、ソース電圧sHを基準とする、トランジスタQH1のゲートgH1に印加される電圧を示している。 In FIG. 6, v(a,b) indicates the voltage of a with reference to b. For example, v(gH1, sH) denotes the voltage applied to the gate gH1 of transistor QH1 relative to the source voltage sH.

トランジスタの場合は、V1というゲート電圧は、オン(導通)状態を示しており、V0という電圧は、オフ状態を示している。 For a transistor, a gate voltage of V1 indicates an on (conducting) state and a voltage of V0 indicates an off state.

制御は、トランジスタのタイプに依存して、電圧又は電流に基づき得ることに留意されたい。従って、V0は、より一般的にはオフコマンドに関連しているとみなされるべきであり、V1は、より一般的にはオンコマンドに関連しているとみなされるべきである。 Note that control can be based on voltage or current, depending on the type of transistor. Therefore, V0 should be considered more generally associated with OFF commands and V1 more generally associated with ON commands.

各双方向スイッチは、第1トランジスタ及び第2トランジスタがオンにされる(V1及びV1である)オンモードと、第1トランジスタがオンにされ、第2トランジスタがオフにされる(V1及びV0である)第1遷移モードと、第2トランジスタがオンにされ、第1トランジスタがオフにされる(V0及びV1である)第2遷移モードとを有する。 Each bidirectional switch has an on mode in which the first and second transistors are turned on (at V1 and V1), and an on mode in which the first transistor is turned on and the second transistor is off (at V1 and V0). ) and a second transition mode in which the second transistor is turned on and the first transistor is turned off (which are V0 and V1).

図6の上部は、AC入力の正相のための、即ち、v(l)>v(n)、従って、v(l)>0のときのスイッチングシーケンスを示している。 The upper part of FIG. 6 shows the switching sequence for the positive phase of the AC input, ie when v(l)>v(n) and therefore v(l)>0.

図4の左側にも示されているように、4つの区間がある。 As also shown on the left side of FIG. 4, there are four intervals.

区間0は、正のv(x)パルスの開始時の、v(x)が0からv(l)へと増加するときの遷移である。 Interval 0 is the transition when v(x) increases from 0 to v(l) at the beginning of a positive v(x) pulse.

区間1は、v(x)=v(l)の期間である。 Interval 1 is the period of v(x)=v(l).

区間2は、v(x)パルスの終了時の、v(x)がv(l)から0へと減少するときの遷移である。 Interval 2 is the transition when v(x) decreases from v(l) to 0 at the end of the v(x) pulse.

区間3は、v(x)パルス間の、v(x)=0の期間である。 Interval 3 is the period of v(x)=0 between v(x) pulses.

図6の下部は、AC入力の逆相のための、即ち、v(l)<v(n)、従って、v(l)<0のときのスイッチングシーケンスを示している。 The lower part of FIG. 6 shows the switching sequence for the opposite phase of the AC input, ie when v(l)<v(n) and therefore v(l)<0.

図4の右側にも示されているように、この場合も先と同様に、4つの区間がある。 As also shown on the right side of FIG. 4, again there are four intervals.

区間4は、負のv(x)パルスの開始時の、v(x)が0から負のv(l)へと減少するときの遷移である。 Interval 4 is the transition when v(x) decreases from 0 to negative v(l) at the beginning of the negative v(x) pulse.

区間5は、v(x)=v(l)の期間である。 Interval 5 is the period of v(x)=v(l).

区間6は、v(x)パルスの終了時の、v(x)がv(l)から0へと増加するときの遷移である。 Interval 6 is the transition when v(x) increases from v(l) to 0 at the end of the v(x) pulse.

区間7は、v(x)パルス間の、v(x)=0の期間である。 Interval 7 is the period of v(x)=0 between v(x) pulses.

ライブ電圧(live voltage)の正相の間、区間1及び区間3においては、接合ノードxは、両方のトランジスタがオンにされている対によって、ライブ又はニュートラルに接続される。これは、負のライブ電圧を備える逆相の区間5及び7に対しても成り立つ。 During the positive phase of the live voltage, in intervals 1 and 3, the junction node x is connected live or neutral by a pair in which both transistors are turned on. This is also true for antiphase sections 5 and 7 with negative live voltages.

反対側のトランジスタの対に関しては、トランジスタは個別に制御される。 For opposite transistor pairs, the transistors are individually controlled.

正相においては、区間1及び区間3では、反対側の対の上側のトランジスタ(従って、QL1及びQH1)だけが、相補状態にある、即ち、オフである。従って、区間1の間は、QL1がオフであり、区間3の間は、QH1がオフである。 In positive phase, in intervals 1 and 3, only the upper transistors of the opposite pair (hence QL1 and QH1) are in the complementary state, ie off. Thus, during interval 1, QL1 is off, and during interval 3, QH1 is off.

これは、それらが全阻止電圧を受けることを意味する。各対の下側のトランジスタ(QL0、QH0)は、正相の間ずっとオン状態に保たれる。 This means that they are subject to the full blocking voltage. The lower transistor (QL0, QH0) of each pair is kept on during the positive phase.

各対のスレーブトランジスタの役割は、位相間で切り替わる。 The role of each pair of slave transistors switches between phases.

従って、逆相においては、区間5及び区間7では、各対の下側のトランジスタ(従って、QL0、QH0)だけが、相補状態にある、即ち、オフである。これは、それらが全阻止電圧を受けることを意味する。各対の上側のトランジスタ(QL1、QH1)は、逆相の間ずっとオン状態に保たれる。 Thus, in antiphase, in intervals 5 and 7, only the lower transistor of each pair (hence QL0, QH0) is in the complementary state, ie off. This means that they are subject to the full blocking voltage. The upper transistor (QL1, QH1) of each pair is kept on during anti-phase.

従って、第1端子における電圧が、接合ノードにおける電圧より高く(又は等しく)、第2端子における電圧が、接合ノードにおける電圧より低い(又は等しい)(従って、正相の)ときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスは、オンモード及び第1遷移モードを利用する。 Thus, when the voltage at the first terminal is higher (or equal) than the voltage at the junction node and the voltage at the second terminal is lower (or equal) than the voltage at the junction node (and thus in positive phase), each bidirectional switch The control sequence for utilizes the on mode and the first transition mode.

第1端子における電圧が、接合ノードにおける電圧より低く(又は等しく)、第2端子における電圧が、接合ノードにおける電圧より高い(又は等しい)(従って、逆相の)ときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスは、オンモード及び第2遷移モードを利用する。 For each bidirectional switch, when the voltage at the first terminal is lower (or equal) than the voltage at the junction node and the voltage at the second terminal is higher (or equal) than the voltage at the junction node (and thus in phase opposition) The control sequence of utilizes the ON mode and the second transition mode.

双方向スイッチのためにGaNトランジスタを使用することは、スイッチを、図7において示されているようにモノリシックに集積することを可能にする。 Using GaN transistors for bidirectional switches allows the switches to be monolithically integrated as shown in FIG.

図7の構造は、シリコン基板60と、バッファ層62と、i-GaN層64と、i-AlGaN層66と、ドレイン/ソースコンタクト層68とを有する。ゲートは、p-AlGaN層70及びゲート電極層72のゲートスタックを有する。 The structure of FIG. 7 has a silicon substrate 60 , a buffer layer 62 , an i-GaN layer 64 , an i-AlGaN layer 66 and a drain/source contact layer 68 . The gate has a gate stack of p-AlGaN layer 70 and gate electrode layer 72 .

GaNのeモードHEMTのために使用される様々なゲート構造が存在する。図7において示されている構造は、追加のゲート注入トランジスタ(「GIT」、又は「p-GaNゲート」)を採用しており、これは、デバイスをオンモードに保つために、電圧ではなく、電流が印加される必要があることを意味する。電圧駆動は、単純な(ショットキー)ゲート構造を使用する代替技術の場合である。 There are various gate structures used for GaN e-mode HEMTs. The structure shown in FIG. 7 employs an additional gate injection transistor (“GIT”, or “p-GaN gate”), which uses voltage rather than voltage to keep the device in on mode. Means that a current must be applied. Voltage drive is the case for an alternative technique using a simple (Schottky) gate structure.

別々のゲートを備える2つのトランジスタが、並んでいる。双方向GaNスイッチは、GaNデバイスの相対的に低いオン状態抵抗、GaNデバイスの相対的に低い出力容量、及びGaNデバイスの低いゲート電荷から利益を得る。 Two transistors with separate gates are side by side. Bidirectional GaN switches benefit from the relatively low on-state resistance of GaN devices, the relatively low output capacitance of GaN devices, and the low gate charge of GaN devices.

電圧制御ショットキーゲート構造をベースとしたGaN双方向スイッチの場合は、2つのゲート電圧レベルの値の例は、V1=5V、V0=0Vである。 For a GaN bidirectional switch based on a voltage-controlled Schottky gate structure, example values for the two gate voltage levels are V1=5V, V0=0V.

図6の制御方式の場合は、対の2つのトランジスタが反対に切り替えられる場合、逆ドレイン・ソース間電圧を受けるトランジスタをオフにすることは、デバイスに、0.7V又は2Vより高い電圧を一切阻止させない.。なぜなら、それはダイオードモードであるからである。従って、図6の制御手法は、ゲート駆動を単純且つ効率的なままにするために、位相(正相又は逆相)全体にわたって、そのトランジスタをオンにすることを可能にする。マスタ信号によって制御されるマスタデバイスは、双方向スイッチが阻止状態にあるか導通状態にあるかを決定するよう切り替えられ、スレーブデバイスはオンのままである。 In the case of the control scheme of FIG. 6, if the two transistors of the pair are switched in opposition, turning off the transistor subject to the opposite drain-source voltage will force the device to never have a voltage higher than 0.7V or 2V. Don't let it stop you. because it is in diode mode. Thus, the control scheme of FIG. 6 allows the transistor to be turned on throughout the phase (either positive or negative) to keep the gate drive simple and efficient. The master device, controlled by the master signal, is switched to determine whether the bidirectional switch is blocked or conductive, and the slave device remains on.

代替のゲート駆動方法については、より詳細なゲートタイミング方式と関連して以下で説明する。 Alternative gate drive methods are described below in connection with more detailed gate timing schemes.

図8は、この代替の駆動方式のための、とりわけ正相の(従って、v(x)パルスが正である)間の、共通ソース構成のための、接合ノード電圧v(x)及び個々のゲート駆動電圧の波形を示している。それは、スレーブトランジスタの制御において、図6の最初の方式と異なり、ここでは、スレーブトランジスタも周期的にオン及びオフにされる。 FIG. 8 shows the junction node voltages v(x) and individual 4 shows waveforms of gate drive voltages. It differs from the first scheme of FIG. 6 in the control of the slave transistors, here the slave transistors are also turned on and off periodically.

(正相の間はQH1及びQL1である)マスタトランジスタは、かかる遷移時間よりも長い(ΔTdだけ長い)デッドタイムTd後にオンにされる。しかしながら、スレーブデバイスは、遅くとも遷移の終了時にはオンにされなければならない。なぜなら、そのとき、マスタトランジスタのダイオードモードを促進するために、スレーブデバイスのダイオードモードは終了し、スレーブデバイスは導通状態でなければならないからである。 The master transistor (which is QH1 and QL1 during the positive phase) is turned on after a dead time Td longer than such transition time (longer by ΔTd). However, the slave device must be turned on at the end of the transition at the latest. Because then the diode mode of the slave device should be terminated and the slave device should be conducting in order to facilitate the diode mode of the master transistor.

このような正確なタイミングは、スレーブデバイスにとって実際的ではなく、このことは、スレーブデバイスはより早く切り替えられる必要があることを意味する。その代わりに、スレーブデバイスは、Tdだけ早く、即ち、それぞれの対のそれぞれのマスタデバイスが切り替えられるときに、切り替えられる(即ち、QH0及びQL0は、QL1及びQH1に対して相補的なやり方で作動される)。この手法は、半周期ごとに2つのタイミング信号を生成することしか必要としない。 Such precise timing is impractical for slave devices, which means that slave devices need to be switched sooner. Instead, the slave devices are switched as early as Td, i.e. when the respective master device of each pair is switched (i.e. QH0 and QL0 operate in a complementary manner to QL1 and QH1). is done). This approach only requires generating two timing signals for each half cycle.

図9は、4つのトランジスタの動作のための制御シーケンスを示している。図6と同じ区間が確認される。 FIG. 9 shows the control sequence for the operation of the four transistors. The same section as in FIG. 6 is confirmed.

ここでは、スレーブトランジスタも切り替えられることから、各双方向スイッチのオフモードも使用され、オフモードにおいては、それぞれの第1トランジスタ及び第2トランジスタが両方ともオフにされる。 The off mode of each bidirectional switch is also used here since the slave transistors are also switched, in which the respective first and second transistors are both turned off.

正相においては、各双方向スイッチのための制御シーケンスは、オンモード、オフモード、及び(上側トランジスタ、例えばQH1がオフであり、下側トランジスタ、例えばGH0がオンである)第1遷移モードを利用する。 In positive phase, the control sequence for each bidirectional switch includes an on mode, an off mode, and a first transition mode (upper transistor, e.g., QH1, is off and lower transistor, e.g., GH0, is on). use.

逆相においては、各双方向スイッチのための制御シーケンスは、オンモード、オフモード、及び(上側トランジスタ、例えばQH1がオンであり、下側トランジスタ、例えばGH0がオフである)第2遷移モードを利用する。 In reverse phase, the control sequence for each bidirectional switch includes an on mode, an off mode, and a second transition mode (upper transistor, e.g., QH1, is on and lower transistor, e.g., GH0, is off). use.

この駆動方式は、変圧器の対によるゲート駆動を可能にし、このことは、高いスイッチング周波数において有益であり得る。ゲート駆動変圧器は、周波数が制限されるレベルシフトタイプのゲートドライバに取って代わることができる。ハーフブリッジのための共振ゲート駆動変圧器は、一方の(例えば下側の)デバイスのゲートの放電から、他方の(例えば上側の)デバイスのゲートを充電するためのエネルギを回収する。しかし、充電と放電とのもつれが解かれることができないことから、デッドタイムの調節が面倒である。 This drive scheme allows gate drive by a pair of transformers, which can be beneficial at high switching frequencies. Gate drive transformers can replace frequency limited level shifting type gate drivers. A resonant gate drive transformer for a half bridge recovers energy from discharging the gate of one (eg, lower) device to charge the gate of the other (eg, upper) device. However, adjustment of the dead time is cumbersome because charging and discharging cannot be disentangled.

図10は、図8及び図9において示されているゲート駆動手法が、どのようにゲート駆動変圧器の対を採用することを可能にするかを示している。とりわけ、図9の方式は、2つのゲート対であって、それらのうちの一方はオンにされ、他方はオフにされるように同時に切り替えられる2つのゲート対を設けることを可能にし、これは、共振ゲートドライバ変圧器の手法に適している。 FIG. 10 shows how the gate drive scheme shown in FIGS. 8 and 9 allows employing pairs of gate drive transformers. In particular, the scheme of FIG. 9 makes it possible to provide two pairs of gates, one of which is switched on and the other is switched off simultaneously, which is , suitable for the resonant gate driver transformer approach.

ゲートドライバは、信号伝送と、トランジスタのチャネルをオン又はオフにするためのゲート電荷のソーシング(sourcing)又はシンキング(sinking)との両方を処理する必要がある。標準的なレベルシフタでは、MHz範囲内の周波数においては、引き起こされる大きな(寄生)容量のため、両方とも困難になる。これは、ゲート駆動電力を供給するために使用されるブートストラップ技術に対しても成り立つ。フローティング(ハイサイド)トランジスタのためには、非ガルバニック信号伝送(例えば、光伝送、信号変圧器又はRFリンク)が使用される。 A gate driver must handle both signal transmission and sourcing or sinking of the gate charge to turn on or off the channel of the transistor. For standard level shifters both become difficult at frequencies in the MHz range due to the large (parasitic) capacitances induced. This is also true for bootstrapping techniques used to supply gate drive power. For floating (high-side) transistors, non-galvanic signal transmission (eg optical transmission, signal transformers or RF links) is used.

ゲート駆動と関連して、変圧器は、信号を伝送するためだけでなく、フローティングゲートドライバ電源の一部としても使用されている。変圧器は、同時にこれらの機能の両方のために使用され得る。 In connection with gate driving, transformers are used not only to transfer signals, but also as part of the floating gate driver power supply. A transformer can be used for both of these functions at the same time.

フローティングゲートドライバ電源については、ハーフブリッジのローサイドトランジスタ及びハイサイドトランジスタを駆動するための2つの相補的な出力を備える共振ゲートドライバが説明されている。ハーフブリッジのための共振ゲート駆動変圧器は、一方の(例えば下側の)デバイスのゲートの放電から、他方の(例えば上側の)デバイスのゲートを充電するためのエネルギを回収する。しかし、充電と放電とのもつれが解かれることができないことから、デッドタイムの調節が面倒である。 For the floating gate driver power supply, a resonant gate driver with two complementary outputs for driving the low-side and high-side transistors of the half-bridge is described. A resonant gate drive transformer for a half bridge recovers energy from discharging the gate of one (eg, lower) device to charge the gate of the other (eg, upper) device. However, adjustment of the dead time is cumbersome because charging and discharging cannot be disentangled.

高周波動作に関して、(共通ドレイン又は共通ソース構成のための)3つ又は4つのフローティングトランジスタを備える双方向ハーフブリッジの2つのスイッチに対して、図8の上記のタイミングパターンを実施することは、4つの例えば個別のフローティングゲート駆動回路を採用する、上記で挙げられている既知の原理のうちの1つを使用する相対的に複雑なゲートドライバ構成を意味し得る。 For high frequency operation, implementing the above timing pattern of FIG. It may imply a relatively complex gate driver configuration using one of the known principles listed above, employing two eg discrete floating gate drive circuits.

図6の双方向ハーフブリッジのための第2駆動方式に関しては、2つのゲート対であって、同時に、それらのうちの一方はオンにされ、他方はオフにされるように同時に切り替えられる2つのゲート対が構築されることができる。 Regarding the second driving scheme for the bidirectional half-bridge of FIG. 6, two pairs of gates are simultaneously switched such that one of them is turned on and the other is turned off. Gate pairs can be constructed.

図10は、共通ドレイン構成のためのこのようなゲートドライバを概略的に示している。同時に、相補的な信号で切り替えられる2つの出力を各々備える(Aゲートドライバ対のためのgH0、gL1、及びBゲートドライバ対のためのgH1、gL1を備える)2つのゲートドライバ対(A及びB)がある。第1対及び第2対のスイッチングイベント間の遅延は、ハーフブリッジインバータのデッドタイム(Td)、即ち、両方の(双方向)スイッチがオフである時間である。 FIG. 10 schematically shows such a gate driver for common drain configuration. At the same time, two gate driver pairs (A and B ). The delay between the first and second pair of switching events is the dead time (Td) of the half-bridge inverter, ie the time during which both (bidirectional) switches are off.

各アセンブリは、電力及び信号の伝送のために使用される変圧器から成る。一方のゲートドライバは、一次巻線LpAと、二次巻線LL0及びLH1とを持つ。他方のゲートドライバは、一次巻線LpBと、二次巻線LH0及びLL1とを持つ。変圧器の一次側は、主電源(l、n)から供給されることができる、設定点(set point)及びフィードバック情報(「FB」)からゲート駆動パターンを生成する中央駆動回路によって供給される。フローティング二次側(floating secondary side)は、ゲート駆動パルス調整回路gH0、gL1、gH1及びgL0を介して、ゲート及びそれらのそれぞれのソースに接続される。 Each assembly consists of a transformer used for power and signal transmission. One gate driver has a primary winding LpA and secondary windings LL0 and LH1. The other gate driver has a primary winding LpB and secondary windings LH0 and LL1. The primary side of the transformer is fed by a central drive circuit that generates the gate drive pattern from set points and feedback information (“FB”), which can be fed from the mains (l, n). . Floating secondary sides are connected to the gates and their respective sources via gate drive pulse conditioning circuits gH0, gL1, gH1 and gL0.

示されている共通ドレイン構成においては、第1ゲート駆動対(A)の両方のソースが、同電位を持ち、寄生容量による出力間の望ましくない発振は励起されない。第2アセンブリ(B)については、2つのソース間の電圧差が、フィルタリング容量C_filt2のため、わずかな高周波リップルしか含まない供給電圧であることから、同様の状況が与えられる。 In the common-drain configuration shown, both sources of the first gate drive pair (A) have the same potential and no unwanted oscillation between the outputs due to parasitic capacitance is excited. A similar situation is given for the second assembly (B), since the voltage difference between the two sources is the supply voltage, which contains only a small high-frequency ripple due to the filtering capacitance C_filt2.

各ゲート駆動回路の2つの出力のゲート駆動パルスが相補的であり、それらの間に特定の遅延が準備される必要がないことから、一方の出力のゲート放電エネルギが、他方を充電するために使用されることができ、故に、必要とされる駆動エネルギのごく一部しか中央供給回路から供給される必要がない。 Since the gate drive pulses on the two outputs of each gate drive circuit are complementary and no specific delay needs to be arranged between them, the gate discharge energy of one output is required to charge the other. can be used, so that only a small fraction of the required drive energy has to be supplied from the central supply circuit.

インバータトポロジの使用は、ゼロ電圧スイッチング(ZVS)コンバータを実施するのにとりわけ興味深い。ZVSは、ソフトスイッチング技術であり、実質的に損失のないスイッチングを意味する。この目的のために、高いスイッチング周波数を可能にし、従って、或る特定の受動電力部品の小型化を可能にするために、共振コンバータが使用され得る。ZVSは、トランジスタのドレイン・ソース端子間の電圧が(実質的に)ゼロである場合にしかトランジスタがオンにされないことを意味する。なぜなら、これは、充電されたコンデンサ、即ち、デバイスの出力容量の短絡の発生を防止するからである。これは、ハードスイッチングと呼ばれる。その故、そのコンデンサは、電力変換回路によって供給される電流によって放電される必要がある。 The use of inverter topologies is of particular interest for implementing zero voltage switching (ZVS) converters. ZVS is a soft switching technique, meaning virtually lossless switching. To this end, resonant converters can be used to enable high switching frequencies and thus miniaturization of certain passive power components. ZVS means that the transistor is turned on only when the voltage across the drain-source terminals of the transistor is (substantially) zero. This is because it prevents the occurrence of a short circuit of the charged capacitor, ie the output capacitance of the device. This is called hard switching. Therefore, the capacitor must be discharged by the current supplied by the power conversion circuit.

例えば、接合ノードがゼロからライブ電圧へと増加される区間0に関しては、最初、(QL1をオフにすることによって)ローサイドスイッチBD2がオフにされる。接合ノードに流れ込んでいた電流は、流れ続けるが、今度は、ローサイドブランチとハイサイドブランチとの両方に流れ込み、それによって、QL1の出力容量を充電し(QL0は依然としてオン状態にある)、同時に、QH1の出力容量を放電する。 For example, for interval 0, where the junction node is increased from zero to the live voltage, first the low-side switch BD2 is turned off (by turning off QL1). The current that was flowing into the junction node continues to flow, but now flows into both the low and high side branches, thereby charging the output capacitance of QL1 (QL0 is still on), while at the same time Discharge the output capacitance of QH1.

デバイスの電流と出力容量との両方が、最終電圧レベル(ここではライブ電圧)が達成されるか否かだけでなく、接合ノードの電圧遷移区間の持続時間及び形状も決定する。この電圧に達すると、ハイサイドマスタスイッチQH1は、その出力容量の両端の電圧がゼロになることから、ソフトにオンにされることができる。 Both the current and the output capacitance of the device determine not only whether the final voltage level (here the live voltage) is achieved, but also the duration and shape of the junction node voltage transition interval. When this voltage is reached, the high-side master switch QH1 can be softly turned on because the voltage across its output capacitance is zero.

デバイスQH1は、その時点きっかりにオンにされる必要はない。デバイスQH1が幾らか長くオフに保たれる場合、電流が依然として接合ノードに流れ込んでいると仮定すると、この電流が、QH1に逆バイアスをかけ、QH1をダイオードモードにする。このことは、ゲート駆動信号の制御のための幾らかのヘッドルームを与える。これは、適応デッドタイム制御がある場合に必要とされる。デッドタイムは、デバイスの出力容量のソフト充電/放電が行われることができるように、下側マスタスイッチと上側マスタスイッチとの両方がオフ状態にある時間である。この時間は、固定されてもよく、又は適応可能であってもよく、いずれの場合でも、全ての動作条件下で完全な遷移を保証するのに十分な長さでなければならない。 Device QH1 need not be turned on exactly at that time. If device QH1 is kept off for some length of time, this current will reverse bias QH1 and put it into diode mode, assuming that current is still flowing into the junction node. This gives some headroom for control of the gate drive signals. This is required if there is adaptive deadtime control. Dead time is the time during which both the lower master switch and the upper master switch are in the off state so that soft charging/discharging of the output capacitance of the device can occur. This time may be fixed or adaptive, and in any case must be long enough to guarantee a complete transition under all operating conditions.

主電源過電圧現象(サージ)の間は、2つの双方向スイッチを備えるハーフブリッジが最大逆ドレイン・ソース間阻止電圧の2倍に耐えることができるように、4つのトランジスタ全てがオフに切り替えられることができる。 During mains overvoltage events (surges), all four transistors are switched off so that the half-bridge with two bidirectional switches can withstand twice the maximum reverse drain-source blocking voltage. can be done.

インバータは、2つの接合ノードの間に接続される共振タンク要素(変圧器、共振コンデンサ)を備える2つのハーフブリッジを利用し得る。 An inverter may utilize two half-bridges with resonant tank elements (transformers, resonant capacitors) connected between two junction nodes.

共通ドレイン構成の場合は、トランジスタの対の役割は交代されることに留意されたい。従って、上記の共通ソース回路の例は、当業者によって、日常的に、共通ドレイン構成に変換されることができる。 Note that for the common-drain configuration, the roles of the transistor pairs are exchanged. Thus, the common source circuit example above can be routinely converted to a common drain configuration by those skilled in the art.

図1は、共振LLCコンバータ及びインバータを有する力率補正回路のフロントエンドを示している。非共振PFC回路が、同じ構成を有する場合があるが、その場合、コンデンサは、共振回路の一部を形成しない。前記コンデンサは、その代わりに、DC阻止コンデンサを有する。DC阻止コンデンサのためには、相対的に大きな静電容量が使用され、小さな電圧降下をもたらすのに対して、共振コンデンサは、インダクタのうちの1つと形成される共振周波数の多少近くで動作されるようなサイズであることから、大きな電圧降下を経験する。力率補正機能が、電力回路ではなくコンバータの制御によって実施されることから、同じ回路で(力率補正のない)共振コンバータ回路も形成され得る。 FIG. 1 shows the front end of a power factor correction circuit with a resonant LLC converter and an inverter. A non-resonant PFC circuit may have the same configuration, but in that case the capacitor does not form part of the resonant circuit. Said capacitor instead comprises a DC blocking capacitor. A relatively large capacitance is used for the DC blocking capacitor, resulting in a small voltage drop, whereas the resonant capacitor operates somewhat close to the resonant frequency formed with one of the inductors. Because of its size, it experiences a large voltage drop. The same circuit can also form a resonant converter circuit (without power factor correction) since the power factor correction function is performed by the control of the converter rather than the power circuit.

当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示されている実施形態に対する変形を、理解し、達成することができる。特許請求の範囲において、「有する」という単語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲において挙げられている複数のアイテムの機能を果たしてもよい。単に、或る特定の手段が、相互に異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。特許請求の範囲又は明細書において「~するよう適合される」という用語が使用されている場合には、「~するよう適合される」という用語は、「~するよう構成される」という用語と同等であるよう意図されていることに留意されたい。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。 Those skilled in the art can understand and effect variations to the disclosed embodiments from a study of the drawings, the specification and the appended claims in the practice of the claimed invention. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and singular forms do not exclude a plurality. A single processor or other unit may fulfill the functions of several items recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage. Where the term "adapted to" is used in a claim or specification, the term "adapted to" is replaced with the term "configured to". Note that they are intended to be equivalent. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope.

Claims (14)

非整流AC入力信号を受信するための入力であって、前記非整流AC入力信号が正極性及び負極性を含む入力と、
前記入力から電力を受け取るための第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と接合ノードとの間の第1双方向スイッチであって、逆直列に結合される第1トランジスタ及び第2トランジスタを含む第1双方向スイッチと、
前記第2端子と前記接合ノードとの間の第2双方向スイッチであって、逆直列に結合される第3トランジスタ及び第4トランジスタを含む第2双方向スイッチと、
前記接合ノードと第2ノードとの間の一次側インダクタと、
前記第2ノードと前記第1端子及び/又は前記第2端子との間のコンデンサ構成とを有するブリッジレスインバータ回路であって、
前記正極性の間、
前記第1スイッチ及び前記第3スイッチが、マスタ信号を受信するよう構成され、前記第2スイッチ及び前記第4スイッチがスレーブ信号を受信するよう構成され、
前記負極性の間、
前記第1スイッチ及び前記第3スイッチが、前記スレーブ信号を受信するよう構成され、前記第2スイッチ及び前記第4スイッチが前記マスタ信号を受信するよう構成され、
前記マスタ信号が、前記第1双方向スイッチ又は前記第2の双方向スイッチが阻止状態にあるか導通状態にあるかを決定するよう構成され、前記スレーブ信号が、常にオンにされたままにされるよう構成されるブリッジレスインバータ回路。
an input for receiving an unrectified AC input signal, said unrectified AC input signal comprising a positive polarity and a negative polarity;
a first terminal and a second terminal for receiving power from the input;
a first bidirectional switch between the first terminal and a junction node, the first bidirectional switch including a first transistor and a second transistor coupled in anti-series;
a second bidirectional switch between the second terminal and the junction node, the second bidirectional switch including a third transistor and a fourth transistor coupled in anti-series;
a primary inductor between the junction node and a second node;
A bridgeless inverter circuit having a capacitor configuration between the second node and the first terminal and/or the second terminal,
During said positive polarity,
the first switch and the third switch are configured to receive a master signal, the second switch and the fourth switch are configured to receive a slave signal;
During said negative polarity,
the first switch and the third switch are configured to receive the slave signal, the second switch and the fourth switch are configured to receive the master signal;
The master signal is configured to determine whether the first bidirectional switch or the second bidirectional switch is in a blocking state or a conducting state, and the slave signal is left on at all times. A bridgeless inverter circuit configured as follows.
直列の第1トランジスタ及び第2トランジスタの各対が、前記第1トランジスタと前記第2のトランジスタとの間の接合ノードにおいて共通ソース又は共通ドレインを有する請求項1に記載の回路。 2. The circuit of claim 1, wherein each pair of first and second transistors in series has a common source or common drain at a junction node between said first transistor and said second transistor. 前記トランジスタのスイッチングを制御するための制御回路を更に有する請求項1又は2に記載の回路。 3. A circuit according to claim 1 or 2, further comprising a control circuit for controlling switching of said transistor. 前記制御回路が、各双方向スイッチのために、
それぞれの前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオンにされるオンモードと、
前記第1トランジスタがオンにされ、前記第2トランジスタがオフにされる第1遷移モードと、
前記第2トランジスタがオンにされ、前記第1トランジスタがオフにされる第2遷移モードとを実施するよう適合される請求項2に記載の回路。
wherein the control circuit, for each bidirectional switch,
an on mode in which the respective first and second transistors are turned on;
a first transition mode in which the first transistor is turned on and the second transistor is turned off;
3. The circuit of claim 2, adapted to implement a second transition mode in which said second transistor is turned on and said first transistor is turned off.
前記コントローラが、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスを実施するよう適合される請求項4に記載の回路。
the controller
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
A control sequence for each bidirectional switch is adapted to implement a control sequence that utilizes the on mode and the second transition mode when the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal. 5. The circuit of claim 4.
前記制御回路が、更に、各双方向スイッチのために、
それぞれの前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオフにされるオフモードを実施するよう適合される請求項4に記載の回路。
The control circuit further comprises, for each bidirectional switch:
5. The circuit of claim 4, adapted to implement an off mode in which each said first transistor and said second transistor are turned off.
前記コントローラが、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスを実施するよう適合される請求項6に記載の回路。
the controller
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode, the off mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
When the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal, a control sequence for each bidirectional switch implements a control sequence utilizing the on mode, the off mode and the second transition mode. 7. The circuit of claim 6, adapted for:
各双方向スイッチが、GaNデュアルトランジスタスイッチを有する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の回路。 8. A circuit according to any preceding claim, wherein each bidirectional switch comprises a GaN dual transistor switch. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のインバータ回路と、前記一次側インダクタに結合される二次側インダクタを含む出力回路とを有する力率補正回路。 A power factor correction circuit comprising an inverter circuit as claimed in any one of claims 1 to 8 and an output circuit including a secondary inductor coupled to the primary inductor. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のインバータ回路と、前記一次側インダクタに結合される二次側インダクタを含む出力回路とを有するブリッジレス共振コンバータ。 A bridgeless resonant converter comprising an inverter circuit according to any one of claims 1 to 8 and an output circuit including a secondary inductor coupled to the primary inductor. 電気的反転を供給するための方法であり、
正極性及び負極性を含む非整流AC入力信号を第1端子及び第2端子において受信するステップと、
前記第1端子と接合ノードとの間の第1双方向スイッチ、及び前記第2端子と前記接合ノードとの間の第2双方向スイッチのスイッチングを制御するステップとを有する方法であって、一次側インダクタが、前記接合ノードと第2ノードとの間にあり、コンデンサ構成が、前記第2ノードと前記第1端子及び/又は前記第2端子との間にあり、前記第1双方向スイッチが、逆直列に結合される第1トランジスタ及び第2トランジスタを含み、前記第2双方向スイッチが、逆直列に結合される第3トランジスタ及び第4トランジスタを含み、
前記正極性の間、
前記第1スイッチ及び前記第3スイッチが、マスタ信号を受信するよう構成され、前記第2スイッチ及び前記第4スイッチがスレーブ信号を受信するよう構成され、
前記負極性の間、
前記第1スイッチ及び前記第3スイッチが、前記スレーブ信号を受信するよう構成され、前記第2スイッチ及び前記第4スイッチが前記マスタ信号を受信するよう構成され、
前記マスタ信号が、前記第1双方向スイッチ又は前記第2の双方向スイッチが阻止状態にあるか導通状態にあるかを決定するよう構成され、前記スレーブ信号が、常にオンにされたままにされるよう構成される方法。
A method for providing electrical reversal,
receiving at first and second terminals an unrectified AC input signal comprising positive and negative polarities;
controlling switching of a first bidirectional switch between the first terminal and a junction node and a second bidirectional switch between the second terminal and the junction node, wherein the primary a side inductor is between the junction node and a second node, a capacitor arrangement is between the second node and the first terminal and/or the second terminal, and the first bidirectional switch is , a first transistor and a second transistor coupled in anti-series, said second bidirectional switch comprising a third transistor and a fourth transistor coupled in anti-series;
During said positive polarity,
the first switch and the third switch are configured to receive a master signal, the second switch and the fourth switch are configured to receive a slave signal;
During said negative polarity,
the first switch and the third switch are configured to receive the slave signal, the second switch and the fourth switch are configured to receive the master signal;
The master signal is configured to determine whether the first bidirectional switch or the second bidirectional switch is in a blocking state or a conducting state, and the slave signal is left on at all times. How to configure
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスを実施するステップを有する請求項11に記載の方法。
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
wherein a control sequence for each bidirectional switch implements a control sequence that utilizes the on mode and the second transition mode when the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal. Item 12. The method according to Item 11.
各双方向スイッチのために、それぞれの前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオフにされるオフモードを実施するステップを有する請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, comprising for each bidirectional switch implementing an off mode in which the respective first and second transistors are turned off. 前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より高いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第1遷移モードを利用し、
前記第1端子における電圧が、前記第2端子における電圧より低いときには、各双方向スイッチのための制御シーケンスが、前記オンモード、前記オフモード及び前記第2遷移モードを利用する制御シーケンスを実施するステップを有する請求項13に記載の方法。
a control sequence for each bidirectional switch utilizing the on mode, the off mode and the first transition mode when the voltage at the first terminal is higher than the voltage at the second terminal;
When the voltage at the first terminal is lower than the voltage at the second terminal, a control sequence for each bidirectional switch implements a control sequence utilizing the on mode, the off mode and the second transition mode. 14. The method of claim 13, comprising steps.
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